(57)【要約】【課題】  高粘度の原材料や低沸点発泡剤を使用しても、突沸などの問題が生じずに、直ちに搬送可能な発泡性ポリマーの原液製造装置および原液製造方法を提供することにある。【解決手段】  少なくとも１つのポリマー原材料（例えばポリオールＡ〜Ｄ）と、少なくとも１つの添加材料（例えば添加剤ＥとＦ）と、発泡剤Ｈと、を投入・混合してポリオール組成物Ｉを製造する装置であって、前記ポリオールＡ〜Ｄ、添加剤ＥとＦおよび発泡剤Ｈの投入量を基に熱量計算を行う演算手段と、発泡剤Ｈの沸点を基準に混合前後の各材料の温度管理を行う温度制御手段と、を有することを特徴とする。【選択図】    図１
2007217560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのポリマー原材料と、少なくとも１つの添加材料と、発泡材料と、を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造する装置であって、
前記原材料、添加材料および発泡材料の投入量を基に熱量計算を行う演算手段と、発泡材料の沸点を基準に混合前後の各材料の温度管理を行う温度制御手段と、を有することを特徴とする発泡性ポリマーの原液製造装置。
【請求項２】
前記原材料、添加材料および発泡材料の各貯留部と、原材料と添加材料を混合するブレンドミキサーを有する第１混合部と、第１混合部で作製された混合液に発泡材料を混合するブレンドミキサーを有する第２混合部と、前記貯留部または／および各貯留部と各混合部の間の材料供給路に設けられた少なくとも１つの温度調節手段と、を有し、前記温度制御手段が該温度調節手段の設定温度と温度制御精度を制御項目とすることを特徴とする請求項１記載の発泡性ポリマーの原液製造装置。
【請求項３】
前記第１混合部において、ブレンドミキサーとして振動型ミキサーを用いることを特徴とする請求項２記載の発泡性ポリマーの原液製造装置。
【請求項４】
前記原材料、添加材料および発泡材料の種類および原液の製造量の入力手段、各材料の供給手段とブレンドミキサーの作動を制御する制御手段、および前記温度制御手段を備える操作制御部を有し、原材料、添加材料および発泡材料の供給量、温度条件、混合速度を自動制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発泡性ポリマーの原液製造装置。
【請求項５】
少なくとも１つのポリマー原材料と、少なくとも１つの添加材料と、発泡材料と、を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造工程において、
前記原材料、添加材料および発泡材料の投入量を基に熱量計算を行い、発泡材料の沸点を基準に混合前後の各材料の温度管理を行うとともに、原材料、添加材料および発泡材料の種類および原液の製造量を基に、原材料、添加材料および発泡材料の供給量、温度条件、混合速度を自動制御することを特徴とする発泡性ポリマーの原液製造方法。
【請求項６】
前記製造工程において、前記ポリマー原材料と添加材料を混合した混合液に、発泡材料を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造するとともに、
前記原材料、添加材料および発泡材料の各貯留部および各供給路に設けられた少なくとも１つの温度調節手段の温度制御精度を上流から徐々に上げることを特徴とする請求項５記載の発泡性ポリマーの原液製造方法。
【請求項７】
前記発泡性ポリマーの原液が、少なくとも高粘度材料を含む複数の異なるポリマー原材料および低沸点の発泡材料を混合して製造するものであって、
（１）該高粘度材料を、それよりも低温の他のポリマー原材料と混合して混合液を作製する工程、（２）該混合液を、さらに低温の発泡材料と混合して前記発泡性ポリマーの原液を作製する工程、を有することを特徴とする請求項５または６記載の発泡性ポリマーの原液製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡性ポリマーの原液製造装置および原液製造方法に関し、具体的には、ウレタンフォームを製造するためのウレタン原液となるポリオール組成物の製造装置および原液製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前の発泡性ポリマー（例えばウレタンフォーム）の原液（例えばポリオール組成物）の製造工程においては、原材料（例えばポリオール）と数種類の材料（例えば整泡剤、触媒あるいは難燃剤など）を十分にブレンドした後の混合液に、さらに発泡剤（発泡材料に相当）をブレンドし、発泡性ポリマーの原液を製造する。このとき、高粘度（具体的には２０００〜３０００［ｍＰａ・ｓｅｃ］あるいはそれ以上）の原材料に対して、環境対策から低沸点（具体的には２０℃以下が好ましい）の発泡剤を使用することが多く、この場合、原材料は前日からあらかじめ貯留用ドラム容器ごと高温乾燥庫に投入し、４０℃程度まで加温し粘度を低くした状態でブレントタンクに投入していた。また、数種類の材料をブレンドし、最終の発泡剤を投入する時点では２５〜４０℃であることが多かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従前のウレタンフォームの原液であるポリオール組成物の製造システムにおいては、以下のような問題点があった。
【０００４】
（１）上記のように、高粘度の原材料の供給を円滑に行うには、原材料を加温（例えば４０℃）することが好ましい。しかし、発泡剤を投入するときの原材料の液温度が、発泡剤の沸点以上であれば圧力開放時に飛散が発生する。つまり、加温された原材料にいきなり低沸点発泡剤を投入すれば、沸騰（突沸）飛散し、ロスとなる。
【０００５】
（２）原材料の加温において、ストレージタンク（貯留部に相当）での温度を主に制御すれば、ストレージタンクの表面に近い部分と内部では大きな温度差が生じやすい。特に、常温の原材料をストレージタンクに供給しながら原液の製造を行う場合には、ストレージタンク内の多量の液温を常に一定に保つ制御を行うことが非常に困難であることから、原材料の安定な温度調節には長時間を要することがあった。
【０００６】
（３）一方、原材料と発泡剤の密閉系でのブレンドでは飛散は防げるが、原材料の液温が高い場合には、出荷工程において運搬容器例えばドラム缶への投入時に泡化現象が発生し、「泡」のために規定量がドラム缶に入らない現象が起こることがある。従って、原材料あるいは原材料に添加材料をブレンドした液が発泡剤の沸点以下に冷却できるまで、発泡剤との混合および製品としての原液の運搬容器に充填できない。
【０００７】
（４）また、加温せずに原材料を高粘度状態で搬送する場合には、特殊な高粘度用ポンプや高粘度対応の流量計が必要となる。こうした高粘度用ポンプや高粘度対応の流量計は高価であり、実際の発泡性ポリマーの原液製造プロセスに用いることは難しい。
【０００８】
（５）さらに発泡性ポリマーの仕様によっては、添加材料や発泡剤の種類を変更し、原材料など供給流量や温度条件などを設定し直す必要がある。従前のシステムにおいては、変動要素を計算し直して、個々の手段について手動あるいは自動的に設定する必要があった。特に供給流量の大きい原材料の条件を変更する場合には、最適な温度条件を作り出すことは非常に困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、高粘度の原材料や低沸点発泡剤を使用しても、突沸などの問題が生じずに、直ちに搬送可能な発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法を提供することにある。また、発泡性ポリマーの仕様に対応する処方を入力すれば、材料の混合比が展開され、優先となる材料の液温度と低粘度材料の液温度設定が自動で行うことができる発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
つまり、本発明は、少なくとも１つのポリマー原材料と、少なくとも１つの添加材料と、発泡材料と、を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造する装置であって、前記原材料、添加材料および発泡材料の投入量を基に熱量計算を行う演算手段と、発泡材料の沸点を基準に混合前後の各材料の温度管理を行う温度制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の発泡性ポリマーの原液製造方法は、少なくとも１つのポリマー原材料と、少なくとも１つの添加材料と、発泡材料と、を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造工程において、前記原材料、添加材料および発泡材料の投入量を基に熱量計算を行い、発泡材料の沸点を基準に混合前後の各材料の温度管理を行うとともに、原材料、添加材料および発泡材料の種類および原液の製造量を基に、原材料、添加材料および発泡材料の供給量、温度条件、混合速度を自動制御することを特徴とする。
【００１３】
発泡性ポリマーの原液製造プロセスにおいては、上記のように低沸点の発泡剤を使用することが好ましい一方、発泡剤を投入した時の突沸を防止することが重要である。つまり発泡剤を投入する混合液の温度を、確実に発泡剤の沸点以下にするとともに、高粘度の原材料あるいは混合液の円滑な供給を確保することができる温度以上に管理することが必要となる。そこで、各材料の投入量を基に熱量計算を行い、各材料のストレージタンクおよび流路の温度管理を行うことによって、高粘度の原材料や低沸点発泡剤を使用しても、突沸などの問題が生じずに、直ちに搬送可能な発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法を提供することができる。
【００１４】
また、こうした温度管理に加え、各材料の物質収支や熱収支を操作する機能を有することによって、発泡性ポリマーの仕様に対応する処方を入力すれば、材料の混合比が展開され、優先となる材料の液温度と低粘度材料の液温度設定およびこれらの制御を自動で行うことができる。
【００１５】
本発明は、上記発泡性ポリマーの原液製造装置であって、前記原材料、添加材料および発泡材料の各貯留部と、原材料と添加材料を混合するブレンドミキサーを有する第１混合部と、第１混合部で作製された混合液に発泡材料を混合するブレンドミキサーを有する第２混合部と、前記貯留部または／および各貯留部と各混合部の間の材料供給路に設けられた少なくとも１つの温度調節手段と、を有し、前記温度制御手段が該温度調節手段の設定温度と温度制御精度を制御項目とすることを特徴とする。
【００１６】
また、上記発泡性ポリマーの原液製造方法であって、前記製造工程において、前記ポリマー原材料と添加材料を混合した混合液に、発泡材料を投入・混合して発泡性ポリマーの原液を製造するとともに、前記原材料、添加材料および発泡材料の各貯留部および各供給路に設けられた少なくとも１つの温度調節手段の温度制御精度を上流から徐々に上げることを特徴とする。
【００１７】
発泡性ポリマーの原液製造工程においては、如何に均一な温度で混合し、容器に充填するかが重要である。そこで、高粘度の原材料とそれよりも粘度の低い添加材料を混合する比較的高温の第１混合ステップ（つまり第１混合部）と、この混合液に発泡材料を混合する比較的低温の第２混合ステップ（つまり第２混合部）という２つのプロセスに分けるとともに、各材料の貯留部および供給路に複数の温度調節手段を設け、各材料の上流からその温度制御精度を徐々に上げることによって、各混合ステップにおける材料温度の均一性を確保することが可能となった。これによって、高粘度の原材料を比較的高温で供給し低沸点発泡剤を使用しても、突沸などの問題が生じずに、直ちに搬送可能な発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法を提供することができる。
【００１８】
ここで、前記第１混合部において、ブレンドミキサーとして振動型ミキサーを用いることが好適である。
【００１９】
第１混合部においては、１の原材料に比較的高温条件で添加材料あるいは／および他の原材料を混合することから、高品質の製品原液を得るためには混合の均一性を確保することが重要となる。そこで、原材料が供給された第１混合部の上流において添加材料を添加すると同時にブレンドミキサーによって混合し、ブレンドミキサーとして振動型ミキサーを用いて各添加・混合機能をより高めることによって、高い混合の均一性を確保することが可能となる。
【００２０】
本発明は、上記発泡性ポリマーの原液製造装置であって、前記原材料、添加材料および発泡材料の種類および原液の製造量の入力手段、各材料の供給手段とブレンドミキサーの作動を制御する制御手段、および前記温度制御手段を備える操作制御部を有し、原材料、添加材料および発泡材料の供給量、温度条件、混合速度を自動制御することを特徴とする。
【００２１】
こうした操作機能を有することによって、発泡性ポリマーの仕様に対応する処方を入力すれば、材料の混合比が展開され、優先となる材料の液温度と低粘度材料の液温度設定が自動で行うことができる発泡性ポリマーの原液製造装置を提供することが可能となる。
【００２２】
本発明は、上記発泡性ポリマーの原液製造方法であって、前記発泡性ポリマーの原液が、少なくとも高粘度材料を含む複数の異なるポリマー原材料および低沸点の発泡材料を混合して製造するものであって、（１）該高粘度材料を、それよりも低温の他のポリマー原材料と混合して混合液を作製する工程、（２）該混合液を、さらに低温の発泡材料と混合して前記発泡性ポリマーの原液を作製する工程、を有することを特徴とする。
【００２３】
上記のように、高粘度の原材料、それよりも粘度の低い原材料（添加材料を含む場合がある）、および低沸点の発泡材料を混合する場合には、発泡材料の投入による突沸やエネルギー効率などに加え、効率性つまり製造時間の短縮が課題となる。本発明においては、
（１）上記第１混合ステップにおいて、高温の高粘度の原材料を、それよりも低温で粘度の低い原材料と攪拌・混合することによって低温化された混合液を作製し、
（２）上記第２混合ステップにおいて、その混合液を、それよりも低温で低沸点の発泡材料と攪拌・混合することによってさらに低温化する
ことによって、高温の高粘度の原材料を、段階的に混合手段において低温材料と攪拌・混合することができる。従って、効率よく低温状態にすることができることから、製造時間の短縮を図ることができる。また、低粘度材料との混合によって混合液自体が徐々に低粘度となり高温状態での移送の必要がなくなることによって、製造工程の間で加熱・冷却処理工程を加える必要がなく製造時間を延長する要因もない。なお、ここでいう「高粘度」とは、２０００［ｍＰａ・ｓｅｃ］以上の粘度をいい、「低沸点」とは、２０℃以下の沸点をいう。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明は、材料の適切な温度制御および適切な供給・混合操作を行うことによって、高粘度の原材料や低沸点発泡剤を使用しても、突沸などの問題が生じずに、直ちに搬送可能な発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法を提供することが可能となる。また、大きなタンクシステムを持たずにウレタン等の発泡性ポリマーの原液の製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る発泡性ポリマーの原液製造装置（以下「本装置」という。）の構成例の１つであるポリオール組成物の製造装置のフロー図（模式図）である。
【００２６】
＜ポリオール組成物の製造装置＞
ポリオール組成物は、１つのポリオール化合物Ａ（以下「ポリオールＡ」という）、添加剤（難燃剤Ｅ、その他触媒あるいは整泡剤などの添加剤Ｈ）、発泡剤Ｈからなり、ウレタンフォームを製造するための原料として使用される。また、ポリオール組成物が１つのポリオール化合物Ａだけでなく複数の成分の混合物によって形成される場合には、複数のポリオール化合物（例えば「ポリオールＢ」，「ポリオールＣ」，「ポリオールＤ」という。以下、同じ）が原料として使用される。
【００２７】
図１において、ポリオールＡは、これを貯留し所定温度に調節するための温度センサ１ａおよび温度調節手段１ｂを有するストレージタンク１から、供給流路ａを介して導入口７ａから第１混合部７に導入される。ここで、ストレージタンク１は、ジャケット方式などの使用も可能であるが、保温や温度調整能力に優れた真空断熱方式が好ましく、特に後述する低温発泡剤用においては有用である。供給流路ａには、第１熱交換器（温度調節手段に相当）１２、第２熱交換器（温度調節手段に相当）１３、定量ポンプ１４、流量計１５、温度センサ１６が設けられている。ポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦについても、同様に、各材料Ｂ〜Ｆのストレージタンク（図示せず）から供給流路ｂ〜ｆを介して、導入口７ｂ〜７ｆから第１混合部７に導入される。ここで、各材料Ｂ〜Ｆは、攪拌時間あるいは攪拌距離を長くする方が混合の均一性を確保することができることから、第１混合部７の最下部から短時間に導入されることが好ましい。図１（ａ）に示す第１混合部７のＸ−Ｘ’断面図においては、円筒状の第１混合部７の最下部に、導入口７ａ〜７ｆを均等な位置に配列した例を示している。第１混合部７において十分攪拌・混合されながら徐々に温度を下げた混合液Ｍは、供出口７ｇから供出され、導入口８ａから第２混合部８に導入される。
【００２８】
一方発泡剤Ｈは、これを貯留し所定温度に調節するための温度センサ２ａおよび温度調節手段２ｂを有するストレージタンク２から、供給流路ｈに設けられた、第２熱交換器（温度調節手段に相当）２３、定量ポンプ２４、流量計２５、温度センサ２６を介して、導入口８ｂから第２混合部８に導入される。第２混合部８においては、混合液Ｍと発泡剤Ｈが十分に攪拌・混合されてポリオール組成物Ｉを形成する。ポリオール組成物Ｉは、供出口８ｃから供出され、温度センサ３６および第２熱交換器３３を有する搬送流路ｉを介し、製品原液として搬送あるいは出荷される。
【００２９】
このとき、図２に例示するように、各材料Ａ〜ＦおよびＨ（ポリオールＡ〜Ｄ、添加剤ＥとＦ、および発泡剤Ｈ）の供給温度および供給流量（投入量）は、操作制御部において統括的に制御される。つまり、各材料Ａ〜ＦおよびＨの種類や原液の製造量を入力手段によって操作制御部に入力することによって、本装置における各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度および投入量が自動的に設定され、制御される。具体的には、ストレージタンク１，２等、第１熱交換器１２，２２等、第２熱交換器１３，２３等における温度制御は、温度センサ１ａ，２ａ，１６，２６，３６等の出力をモニターしながら温度制御手段によって行われ、各部・各手段の制御温度は、各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度と投入量を基に演算手段によって熱量計算が行われ設定される。また、各材料の投入量は、流量計１５,２５等の出力をモニターしながら制御手段によって制御され、定量ポンプ１４，２４等の吐出量を調整させる。なお、操作制御部には、本装置の稼動に必要な種々のデータ、例えば、各材料Ａ〜ＦおよびＨとして使用される主要な物質の比熱や沸点等の基本的な物性値などをメモリする記憶手段を設けることが好ましい。
【００３０】
本装置は、こうした構成によって、以下のような特徴・特性を有する製造装置となるように図っている。
【００３１】
（１）各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度および投入量からのトータルの熱量計算によって、取り出し時の液温度が１８〜２０℃になるように、各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度を設定する。このとき、発泡剤Ｈの沸点および投入量、およびポリオール化合物の液温度を適切に設定し管理することによって、突沸などの問題が生じないように発泡性ポリマーの原液を製造することができる。つまり、最終ポリオール組成物Ｉとして搬送あるいは出荷する温度条件は予め決定されることから、本発明においては、各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度を設定する要素として発泡剤Ｈの沸点を上限とし、高粘度のポリオールＡの最適な流動性を確保する温度を下限として、添加剤Ｂ〜Ｆの最適条件およびトータルのエネルギー効率の高い条件から算出するものである。高沸点のポリオールＡとしては、例えばシュークロース系ポリオール化合物を挙げることができる。また、低沸点の発泡剤Ｈとしては、例えばフロン２４５ｆａ（商品名、純物質の沸点は約１５℃）を挙げることができる。具体的な実施例については、後述する。
【００３２】
（２）水を発泡剤Ｈとして選択した場合、突沸する可能性のある温度が常圧下において１００℃と高い。従って、混合液Ｍの第２混合部への供給温度は、発泡剤Ｈの沸点が上限となることから、ポリオールＡ等の液温度は、水を発泡剤Ｈとしない場合に比較し高い条件でも問題はなく、各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度を設定する範囲は広く選ぶことができる。実際の装置においては、最終製品となるポリオール組成物Ｉの検査工程を考慮し、最終取り出し温度は常温程度（例えば２５℃）とすることが好ましい。
【００３３】
（３）各材料の供給において、ストレージタンク１，２あるいは各添加剤のストレージタンクから第１混合部７あるいは第２混合部８の間に、１基以上の熱交換器を設置し供給液に対する精度の高い温度管理を行う。特に、供給流量が多いあるいは熱容量の大きいポリオールＡ〜Ｄ、添加剤ＥとＦについては、２基以上の熱交換器を設けることによって、効率的な温度制御を行うことができる。本装置では、さらに、ストレージタンク→第１熱交換器→第２熱交換器の順に温度制御精度を上げることによって一層の温度の均一性を確保することができる。このとき、発泡剤Ｈの供給流路ｈの最終端（混合液Ｍとの混合直前）において、プレミックス温度についても管理することが好ましい。
【００３４】
＜本装置の構成要素＞
ストレージタンク１には、ポリオールＡが貯留され、ポリオール組成物Ｉの作製に伴う減量分は供給口１ｃから補充される。本装置においては、例えばシュークロース系ポリオール化合物などのように、２０００〜３０００ｍＰａ・ｓｅｃ程度の高粘度のポリオール化合物を原材料として用いる場合に有効である。また、１種類のポリオール化合物を単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。図１においては、高粘度のポリオールＡに中粘度のポリオールＢやポリオールＣおよび低粘度のポリオールＤを添加・混合する場合を例示している。
【００３５】
本発明に係るポリオール化合物としては、上記シュークロース系ポリオール化合物の他、ポリエーテル系ポリオール化合物、エステル系ポリオールなどのように、ポリウレタンの技術分野において、通常ポリオール化合物として用いられるものを挙げることができる。例えば、エチレングリコール系ポリオール、プロピレングリコール系ポリオール、ジプロピレングリコール系ポリオール、トリエタノールアミン系ポリオール、エチレンジアミン系ポリオール、トリレンジアミン系ポリオール、ビスフェノール系ポリオール、マンニッヒ系ポリオール、モノエタノールアミン系ポリオール、ソルビトール系ポリオール、ペンタエリスリトール系ポリオール、トリメチロールプロパン系ポリオール、グリセリン系ポリオール、オルトフタル酸系エステルポリオール、テレフタル酸系エステルポリオール、オルトフタル酸／テレフタル酸系エステルポリオール等である。
【００３６】
こうしたポリオール化合物のうち、高粘度・中粘度・低粘度のポリオール化合物の例として、以下の化合物を挙げることができる。
（１）高粘度のポリオールＡ（ここでは、粘度２０００ｍＰａ・ｓｅｃ以上）
（１−１）シュークロースを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝６０００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（１−２）トリレンジアミンを開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝６０００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（１−３）テレフタル酸／オルトフタル酸＝１／１の比率とポリオキシエチレングリコール（ＰＥＧ）とから作製したエステルポリオール化合物；粘度＝２５００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（２）中粘度のポリオールＢ，Ｃ（ここでは、粘度１０００〜２０００ｍＰａ・ｓｅｃ）
（２−１）マンニッヒを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝１３００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（２−２）テレフタル酸／オルトフタル酸＝１／１の比率とポリオキシエチレングリコール（ＰＥＧ）とから作製したエステルポリオール化合物；粘度＝１３００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（３）低粘度のポリオールＤ（ここでは、粘度１０００ｍＰａ・ｓｅｃ以下）
（３−１）トリエタノールアミンを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝３００ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）
（３−２）オルトフタル酸とポリオキシエチレングリコールから作製したエステルポリオール化合物；粘度＝９００ｍＰａ・ｓ（２５℃）
【００３７】
また、ストレージタンク１には、ポリオールＡを撹拌するための撹拌羽根１ｄが設けられており、撹拌羽根１ｄは駆動装置１ｅにより回転駆動される。ストレージタンク１内のポリオールＡは液状であり、上記のように、常温において粘度の高いポリオールについては、温度センサ１ａの出力を基に温度調節手段１ｂを制御し加温することによって所望の粘度に調整され、温度分布の均一性を図っている。ストレージタンク１の温度調節手段１ｂは、熱媒体循環式やジャケット式などを使用することが可能である。
【００３８】
図示はしていないが、他のポリオール化合物Ｂ〜Ｄ、難燃剤Ｅ、その他の添加剤Ｆ（整泡剤、触媒等）についても容量や消費量は異なるが、各々専用のストレージタンクに貯留され、随時減量分を補充する構成であることは上記ポリオールＡと同様である。
【００３９】
本発明の添加剤のうち、難燃剤Ｅとしては、例えば、有機金属錯体、ハロゲン含有化合物、トリスクロロプロピルフォスフェート（ＴＭＣＰＰ）やトリスブトキシエチルフォスフェート（ＴＢＸＰ）などの有機リン酸エステル類を挙げることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。添加量については、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様によって異なるが、通常、３〜１０重量部含まれることが好ましい。
【００４０】
本発明のその他の添加剤Ｆとしては、整泡剤を挙げることができる。整泡剤としては、ポリウレタンの技術分野において、通常整泡剤として用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリジメチルシロキサンとエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合ポリエーテルとのグラフト共重合体を挙げることができる。かかるシリコン整泡剤の市販品としては、ＳＨ−１９３、ＳＺ−１６６６等（東レダウコーニング社製）を挙げることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。添加量については、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様によって異なるが、通常、１〜３重量部含まれることが好ましい。
【００４１】
また、本発明のその他の添加剤Ｆとしては、触媒（反応触媒）を挙げることができる。触媒としては、ポリウレタンの技術分野において、通常触媒として用いられるものを挙げることができる。たとえば、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−エチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ、東ソー社製）等のアミン系触媒や、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸金属塩、ジブチル錫ジラウレート等の有機金属化合物等を挙げることができる。これらのなかでもアミン系触媒の使用が好ましい。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。添加量については、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様によって異なるが、通常、０．５〜２重量部含まれることが好ましい。
【００４２】
本発明の添加剤Ｆとしては、さらに必要に応じて鎖延長剤や可塑剤を使用することができる。鎖延長剤や可塑剤としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール等を挙げることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。添加量については、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様によって異なるが、通常、２〜１０重量部含まれることが好ましい。
【００４３】
ストレージタンク２には、発泡剤Ｈが貯留され、ポリオール組成物Ｉの作製に伴う減量分は供給口２ｃから補充される。発泡剤Ｈとしては、ウレタンフォームの技術分野において、通常発泡剤として用いられるものを挙げることができるが、例えばフロン２４５ｆａなどの環境への影響の小さいＨＦＣ類等の脂肪族炭化水素系の発泡剤や水系の発泡剤、あるいはこれらを主成分として含み、他の環境への影響の小さい脂肪族炭化水素系の発泡剤を併用することが好ましい。また、水のみを使用する場合には、環境への影響を与える可能性が全くなく、しかも低コストの原液となり、とりわけ好適である。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。混合比率については、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様によって異なるが、通常、５〜２０重量部含まれることが好ましい。
【００４４】
また、ストレージタンク２内の発泡剤Ｈは、温度センサ２ａの出力を基に温度調節手段２ｂを制御し冷却することによって、発泡剤Ｈの突沸を抑制し、例えば冷媒循環型の温度調節手段２ｂを用いることによって、エネルギー効率の高い温度制御が可能となる。
【００４５】
＜本装置の温度制御＞
各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給温度の調節には、ストレージタンク１，２等に設けられた温度調節手段１ｂ，２ｂに加え、各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給流路ａ〜ｆおよびｈに少なくとも１つの熱交換器１２，１３，２３等を設けることによって、多段式の温度制御を行うことができる。つまり、ストレージタンク１，２等においては、常に連続的あるいは間欠的に新しい各材料Ａ〜ＦおよびＨの補充があることから、内部の温度分布の均一性を上げることには限界がある。従って、比較的ラフな温度調節を行うことが好ましい。一方、供給流路ａ〜ｆおよびｈに設けられた熱交換器１２，１３，２３等においては、定流量ポンプ１４，２４等によって安定な流量条件が確保させることから、安定な温度制御が可能である。例えばポリオールＡにおいては、後述するように、ストレージタンク１において±１０℃あるいは±５℃の制御精度、第１熱交換器１２において±５℃の制御精度、第２熱交換器１３において±３℃の制御精度で、温度制御を行うことによって安定なポリオールＡの供給が可能となる。
【００４６】
また、ポリオールＡ〜Ｄや添加剤ＥとＦのように比較的多量の液温度を制御する場合には、供給流路ａにおける第１熱交換器１２と第２熱交換器１３のように、多段とすることによって、さらに制御精度を上げることができる。ここで、熱交換器１２，１３，２３等は、内部に材料の流路となる複数の良熱伝導の細管群を有し細管群の周囲を加熱水等の熱媒体を流通させるタイプ、または効率のよいプレート式を用いることができる。さらに、ポリオール組成物Ｉの搬送流路ｉに熱交換器３３を設けることによって、搬送されるポリオール組成物Ｉの温度を任意に制御することができ、第２混合部８における混合液Ｍと発泡剤Ｈとの混合を最適な温度条件下で行うことが可能となる。なお、各材料Ａ〜ＦおよびＨの温度制御をさらに上げるために、熱交換器などの各部の間に設けられた各供給流路ａ〜ｆおよびｈについて、例えばトレース温度調節を行うことも可能である。
【００４７】
＜本装置の混合制御＞
本装置においては、第１混合部７において、ポリオールＡ〜Ｄや添加剤ＥとＦを混合する。このとき、これらを添加・混合した液を第１混合部７の下部から導入し、ブレンドミキサーによって攪拌することによって、混合液Ｍの均一性を上げることができる。また、ポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦの温度をポリオールＡよりも低温とすることによって、第１混合部において混合液Ｍの温度を低下させることができ、特に冷却部を設けることなく、第２混合部８における混合液Ｍと発泡剤Ｈとの混合において突沸の発生を防止することが可能となる。
【００４８】
また、第１混合部７および第２混合部８におけるブレンドミキサーとしては、スタティックミキサーなどを用いることも可能であるが、本装置においては高粘度のポリオールＡをベースとすること、および特に第１混合部７においてはポリオールＡ〜Ｄや添加剤ＥとＦを迅速に混合させることから、振動型ミキサーおよび高速回転式インラインミキサーのように攪拌力の強いブレンドミキサーを用いることが好ましい。なお、本装置においては、第１混合部７および第２混合部８を温度制御の対象としていないが、両者あるいはいずれか一方を、ストレージタンク同様、熱媒体循環式やジャケット式などの温度調節手段を使用する構成とすることが可能である。
【００４９】
具体的には、図３に例示するようなバイブロミキサー（冷化工業社製）を挙げることができる。図３において、ミキサー中央の主軸部７１に配設された螺旋体７２は、複数の孔部７３を有しており、主軸部７１が矢印のように上下方向に移動する。ここで、下部導入口７ａ〜７ｆから導入された各材料Ａ〜Ｆの主流が、その圧送と主軸部７１の螺旋体７２に沿って比較的長い時間をかけて上部へ移動する。と同時に、主軸部７１の上下方向の移動によって生じる複数の孔部７３からの液流によって、大きな攪拌力を発生して混合機能をより高めることができる。つまり、導入口７ａ〜７ｆを介して導入された各材料Ａ〜Ｆが、バイブロミキサーの強い攪拌力によって、さらに高い混合の均一性を確保することが可能となる。
【００５０】
＜ポリオール組成物の製造方法＞
次に、図１および図２に示した製造装置を用いてポリオール組成物Ｉを製造する方法（以下「本製造方法」という。）について説明する。なお、本実施形態では、発泡剤Ｈとしてフロン２４５ｆａを使用する。
【００５１】
（１）最初に、製造条件として、各材料Ａ〜ＦおよびＨの種類や原液の製造量を、入力手段を用いて操作制御部にインプットする。このとき、演算手段によって各材料Ａ〜ＦおよびＨの投入量が算出されると同時に、操作制御部に予めメモリされた各材料Ａ〜ＦおよびＨの比熱や沸点等の基本的な物性値を利用して、熱量計算が行われ、各材料Ａ〜ＦおよびＨにおけるストレージタンク、第１熱交換器、第２熱交換器、の設定温度が算出される。
【００５２】
（２）次に、ストレージタンク１の上部供給口１ｃからポリオールＡを投入し、所定量の貯留を行った後、温度制御手段によって温度センサ１ａをモニターしながら温度調節手段１ｂを制御しポリオールＡの温度を上記設定温度に調節する。同時に、第１熱交換器および第２熱交換器についても、例えば熱媒体を導入して設定温度になるように調節する。同様に、添加剤Ｂ〜Ｆおよび発泡剤Ｈについても、投入量の確保および供給路の設定温度への調節を行う。ただし、主成分であるポリオールＡ（ポリオールＢ〜Ｄ、添加剤ＥとＦおよび発泡剤Ｈについても同様）が、十分な量ストレージタンク１に保管されている場合には、その液温は、ほぼ一定に制御・維持されている。従って、その液温を基に下流側の各部の温度の設定を行うことができる。
【００５３】
（３）まず、定量ポンプ１４を駆動してポリオール供給流路ａ内にポリオールＡを導入させる。その際、流量計１５の出力を基に、定量ポンプ１４の吐出量が制御され、ポリオールＡの流量を設定流量に自動的に調整することができる。なお、基本的に流量調整は自動的に行われるが、手動により行うことも可能である（以下、他のポリオールＢ〜Ｄ、添加剤ＥとＦおよび発泡剤Ｈについても同様である）。ポリオールＡの流体圧力は、第１混合部７および第２混合部８における混合圧力以上となるように（例えば２０％程度高くなるように）設定される。
【００５４】
（４）次に、ポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦについても、各添加剤供給流路ｂ〜ｆ内に設けられた各定量ポンプを駆動してポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦを導入させる。図１に例示する本装置によれば、ポリオールＡ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦを混合した混合液Ｍを第１混合部７の下部７０に導入して混合することが好ましい。その際、下部７０の位置は、攪拌効率の面から極力第１混合部７の下方部であることが好ましく、最下部からの導入が好ましい。また、（３）と同様に、各流量計の出力を基に、各定量ポンプの吐出量が制御され、ポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦの各々の設定流量に自動的に調整することができる。ポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦの流体圧力は、第１混合部７および第２混合部８における混合圧力以上となるように（例えば２０％程度高くなるように）設定される。
【００５５】
（５）制御手段によって第１混合部７の作動を開始する。第１混合部７には、ポリオールＡ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦが所定量投入され、これらが攪拌・混合される。従って、第１混合部７の供出口７ｇからは、ポリオールＡ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦが所定の比率で混合した混合液Ｍが供出される。このとき、混合されるポリオールＢ〜Ｄおよび添加剤ＥとＦの液温度はポリオールＡの液温度よりも低温であり、また第１混合部７自体の温度調節は行わずに順次混合することによって、混合液Ｍを徐々に低温化し、ポリオール組成物Ｉの所望の温度に近づけることができる。ここで、物質混合によって発生する熱量は、別途供出口７ｇ近傍に温度センサ（図示せず）設けてプラス温度分として管理することも可能である。
【００５６】
（６）供出口７ｇから供出された混合液Ｍは、供給流路ｇを介して導入口８ａから第２混合部８に導入されると同時に、定量ポンプ２４を駆動して発泡剤供給流路ｈ内に発泡剤Ｈを導入させる。その際、流量計２５の出力を基に、定量ポンプ２４の吐出量が制御され、発泡剤Ｈの流量を設定流量に自動的に調整することができる。発泡剤Ｈの流体圧力は、第２混合部８における混合圧力以上となるように（例えば２０％程度高くなるように）設定される。
【００５７】
（７）制御手段によって第２混合部８の作動を開始する。第２混合部８には、混合液Ｍと発泡剤Ｈが順次所定量投入され、所定の比率で混合される。従って、第２混合部８の供出口８ｃからは、ポリオールＡ〜Ｄ、添加剤ＥとＦおよび発泡剤Ｈが所定の比率で混合したポリオール組成物Ｉが供出される。このとき、（１）のように、予め混合液Ｍの温度が発泡剤Ｈの液温度よりも低温となるように設定されている。
【００５８】
（８）供出口８ｃから供出されたポリオール組成物Ｉは、供給流路ｉにおいて液温を温度センサ３６でモニターしながら再度第２熱交換器３３に導入された後、搬送あるいは出荷する時の温度条件に調節され、製品原液として搬送あるいは出荷される。ただし、通常第２熱交換器３３に流れるポリオール組成物Ｉは、大容量（例えば、５０〜１００Ｌ／ｍｉｎ）となるため大幅な液温度の降下が期待できないことから、上記のような熱量計算や各材料Ａ〜ＦおよびＨの供給流路における温度制御が重要機能を果たすこととなる。
【００５９】
また、上記製造方法を、高粘度のポリオールＡと低沸点の発泡剤Ｈを用いてポリオール組成物Ｉを作製する場合に適用すると、
（１）高温の高粘度のポリオールＡを、それよりも低温で粘度の低いポリオールＢ〜Ｄと攪拌・混合することによって低温化された混合液Ｍを作製し（上記（３）〜（５）のステップに相当する）、（２）その混合液Ｍを、それよりも低温で低沸点の発泡剤Ｈと攪拌・混合することによってさらに低温化されたポリオール組成物Ｉを作製する（上記（６），（７）のステップに相当する）、ことによって、高温の高粘度のポリオールＡを、段階的に混合手段において低温材料と攪拌・混合することができると同時に、効率よく低温状態にすることができる。つまり、材料の攪拌によって、物質の混合と温度の調整を同時に、かつ段階的に行うことができることによって、製造時間の短縮を図ることができる。
【００６０】
具体的には、ポリオールＡが高粘度の場合、移送力を高めるために高温状態で移送し、最終製品のポリオール組成物Ｉを作製するまでに常温状態にする必要がある。熱容量の大きな多量のポリオールＡ等の材料の液温を所望の温度に変更するには所定の時間が必要となり、製造時間の短縮が課題となる。また、製造工程の間で、加熱・冷却処理工程を加えると、さらに製造時間が延長することとなる。このとき、上記製造方法を適用することによって、別途の加熱あるいは冷却手段を用いることなく効率的な温度制御システムを形成することができ、大幅な製造時間の短縮を図ることができる。また、低粘度材料との混合によって混合液自体が徐々に低粘度となり高温状態での移送の必要がなくなることによって、製造工程の間で加熱・冷却処理工程を加える必要がなく製造時間の延長もない。さらに、低沸点の発泡材料（例えばフロン２４５ｆａ）を低温（例えば０℃）にて供給した場合には、最終製品の液温を一気に低くできるため、最終製品の液温から逆算して高粘度のポリオールＡの液温を高くして使用することができる。
【００６１】
＜実施例＞
以上のように、本製造方法の各ステップを経由して、高品質のポリオール組成物Ｉを供給することが可能となる。次に、本製造方法を、以下の表１の条件下で実施したところ、２０℃のポリオール組成物Ｉを作製することができた。従前の製造方法に比較し、約５〜１０％のエネルギー効率の向上を図ることが可能となった。なお、表１では、ポリオールＡとしてシュークロースを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物;粘度＝６０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のような高粘度材料、ポリオールＢとしてマンニッヒを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝１３００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のような中粘度材料、ポリオールＣとしてテレフタル酸／オルトタル酸＝１／１の比率とポリオキシエチレングリコールから作製したエステルポリオール合物；粘度＝１５００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のような中粘度材料、ポリオールＤとしてトリエタノールアミンを含む開始剤にプロピレンオキサイドを付加させたポリオール化合物；粘度＝３００ｍＰａ・ｓ（２５℃）のような低粘度材料、難燃剤ＥとしてＴＭＣＰＰとＴＢＸＰとの混合物、その他の添加剤Ｆとしてエチレングリコール、を用いた場合を例示している。
【００６２】
【表１】
2007217560.tif 000003
【００６３】
なお、上記の条件下で、そのままの製造した場合、ポリオール組成物Ｉの搬送あるいは出荷時の液温度が２０℃となる。これを、例えば、液温度２０℃で搬送あるいは出荷する場合には、そのまま搬送すれば十分であるが、発泡剤の「泡化」を防止する上においては、２０℃（＋０℃、−２℃）となるように制御されることが好ましい。
【００６４】
また、例えば、液温度１９℃で搬送する場合には、まず、高温の材料であるポリオールＡの液温度をコントロールすることによって液温度１９℃を確保することができる。つまり、低粘度材料（Ｄ）の液温度をコントロールした場合、
（２０−１９）×６０＝６０
６０÷（１５×０．５）＝８℃
の通り、低粘度材料（Ｄ）の液温度を８℃下げて２７℃として設定管理することで、所望の出荷温度１９度を確保することができる。
しかしながら、高粘度物質の温度を下げることによって円滑な供給が困難な場合には、液温度のコントロールの行い易い低粘度材料（Ｄ）や難燃剤（Ｅ）の液温度をコントロールすることによって液温度１９℃を確保することができる。つまり、低粘度材料（Ｄ）の液温度をコントロールした場合、
（２０−１９）×６０＝６０
６０÷（２０×０．５）＝６℃
の通り、低粘度材料（Ｄ）の液温度を６℃下げて９℃として設定管理することで、所望の出荷温度１９度を確保することができる。
【００６５】
〔別の実施形態〕
（１）前述の実施形態では、各材料Ａ〜Ｆに対し、ストレージタンク１等および供給流路ａ〜ｆに設けた２つの熱交換器１２，１３等によって温度制御を行い、発泡剤Ｈに対し、ストレージタンク２および供給流路ｈに設けた１つの熱交換器２３によって温度制御を行う構成例を示したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、熱交換器の数量を多くすることや各部を繋ぐ流路に対してトレース温度調節を行うことなど、要求されるポリオール組成物Ｉの仕様や出荷量などに対応したポリオール組成物Ｉの製造装置あるいは製造方法を構成することが可能である。
【００６６】
（２）前述の実施形態では、バイブロミキサー等振動型ミキサーを用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。即ち、本発明では、第１混合部７として、複数の材料が効率よく攪拌・混合できるものであれば何れも好ましく、例えば、各ステージが、センター軸を挟んで交差する２つの半楕円形バッフルと、その内の一方と端部を合わせて隙間が漸増するように配された半楕円形バッフルとの、３つのバッフルからなる構造（ステータタイプ）のものでもよい。または、格子状の穴を設けた円盤状のエレメントを２枚１組として、１組以上組み込んだ構造（プレートミキサー）のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上の実施形態では、ウレタンフォームの原液であるポリオール組成物の製造装置および製造方法について例示したが、本発明は、広く他の発泡性ポリマーの原液製造装置および製造方法について適用することが可能である。具体的には、フェノール樹脂フォームなど種々のフォームの原液製造装置および製造方法について適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ポリオール組成物の製造装置のフロー図
【図２】ポリオール組成物の製造装置の制御系統図
【図３】ポリオール組成物の製造装置に用いる振動型ミキサーを例示する説明図
【符号の説明】
【００６９】
１    ストレージタンク
１ａ，２ａ，１６，２６，３６  温度センサ
１ｂ，２ｂ  温度調節手段
７    第１混合部
８    第２混合部
１２  第１熱交換器
１３，２３，３３  第２熱交換器
１４，２４  定量ポンプ
１５，２５  流量計
Ａ    ポリオール
Ｂ    整泡剤（添加剤）
Ｃ    触媒（添加剤）
Ｄ    難燃剤（添加剤）
Ｅ    （添加剤）
Ｆ    （添加剤）
Ｈ    発泡剤
Ｉ    ポリオール組成物
Ｍ    混合液
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ  供給流路
【図１】
2007217560.tif 000004
【図２】
2007217560.tif 000005
【図３】
2007217560.tif 000006